la impresión 3D en 2021: Microtendencias en los principales materiales

la impresión 3D en 2021: Microtendencias en los principales materiales
La impresión 3D comenzó su camino hacia la recuperación en 2021 después de un año difícil en 2020, donde toda la industria sintió los efectos de la pandemia de COVID-19. Dentro de este año de recuperación, IDTechEx ha observado el desarrollo y/o la continuación de microtendencias dentro de cada una de las principales subespecialidades de la impresión 3D: fabricación aditiva de polímeros, cerámica, materiales compuestos y metales. En este artículo, IDTechEx identifica y explica las microtendencias de cada especialidad de materiales que merece la pena vigilar de cara a 2022.

Plásticos: Los polímeros sostenibles para la impresión 3D llegan al mercado

La impresión 3D siempre ha pretendido ser sostenible debido a la reducción del desperdicio en la fabricación en comparación con otras formas de fabricación como el mecanizado. Sin embargo, los materiales más populares siempre han sido los polímeros basados en el carbono, que no son intrínsecamente sostenibles ya que se derivan de recursos no renovables. Con una mayor conciencia de esta realidad, más proveedores y empresas de materiales de impresión 3D están lanzando polímeros para la impresión 3D con características ecológicas, como la reciclabilidad y la reutilización; esta tendencia entró en pleno vigor en 2021 como un enfoque diferente de la sostenibilidad en la impresión 3D.
 
Por ejemplo, la empresa química Braskem se asoció con la empresa de reciclaje de materiales Vartega para crear un filamento de polipropileno que incluye un 100% de fibra de carbono reciclada. Este lanzamiento de filamento forma parte de un novedoso programa de reciclaje de filamentos de fibra de carbono que Braskem y Vartega están lanzando, que animará a los usuarios de estos filamentos a reciclarlos adecuadamente. Otra empresa que lanza un filamento "verde" es Fillamentum, que acaba de lanzar NonOilen, un filamento de polímero 100% biodegradable. NonOilen, que se compone de ácido poliláctico (PLA) y polihidroxibutirato (PHB), también está hecho de polímeros de base biológica (es decir, polímeros derivados de recursos renovables).
 
Sin embargo, los fabricantes de filamentos no son el único tipo de materia prima de impresión 3D que está recibiendo el tratamiento sostenible. En 2021, Materialise lanzó Bluesint PA 12, un polvo de impresión 3D fabricado con polvo 100% reutilizado. El objetivo de Bluesint PA 12 es disminuir el desperdicio de polvo en el sinterizado selectivo por láser, que convierte hasta el 50% del polvo en la cama en residuos. Dado que las empresas reiteran su compromiso con la sostenibilidad, IDTechEx seguirá de cerca si en 2022 llegan al mercado más polímeros de impresión 3D biodegradables o reciclables.

Cerámica: Los nuevos materiales presagian un mercado en expansión?

La tendencia general para la impresión cerámica en 3D en 2021 fue el lanzamiento de una variedad de nuevos materiales a través de diferentes tecnologías. Estos materiales provienen de 3 lugares principales, el primero de los cuales son las empresas de impresión 3D que entran en la impresión 3D de cerámica por primera vez. Por ejemplo, Boston Micro Fabrication, que se centra en la microimpresión 3D con su tecnología de microestereolitografía de proyección, lanzó una resina de alúmina de alta temperatura para componentes microcerámicos.
 
La otra fuente de nuevos materiales cerámicos para la impresión 3D procede de empresas químicas o de materiales; en particular, estas empresas estaban mínimamente implicadas en la impresión 3D antes de la publicación de estos materiales. Por ejemplo, la división de aditivos poliméricos verdes de la empresa estadounidense Emery Oleochemical lanzó un sistema de aglutinante de polímeros que puede utilizarse para la impresión por extrusión de filamentos metálicos o cerámicos. Además, GC Advanced Materials Solutions, con sede en Hong Kong, ha calificado polvos de sílice y mullita que pueden utilizarse con un aglutinante de polímero (como el desarrollado por Emery) para crear filamentos de cerámica para la impresión por extrusión.
 
La última fuente de nuevos materiales llegó a través de asociaciones estratégicas. La primera fue entre AGC Chemicals y el fabricante de impresoras de chorro aglutinante voxeljet. AGC ya había producido un aditivo de sílice para la impresión 3D, pero ésta era su primera cerámica técnica desarrollada para la impresión 3D. Las dos empresas trabajaron juntas para crear Brightorb, un polvo cerámico de alto rendimiento específico para moldes y carcasas de fundición a presión.
 
La segunda asociación fue entre la empresa emergente de materiales compuestos Fortify y Tethon 3D, una empresa especializada en materiales cerámicos para impresión 3D. Desarrollaron resinas de alúmina y silicato de aluminio de alta pureza para las impresoras FLUX CORE de Fortify, que están hechas para manejar resinas de fotopolímero rellenas. Las dos empresas tienen la intención de desarrollar más resinas cerámicas técnicas en el futuro.
 
Lo que resulta especialmente notable de estos lanzamientos de materiales son las empresas que los lanzan. Aparte de voxeljet y Tethon 3D, ninguna de las empresas mencionadas había incursionado antes en la impresión 3D de cerámica. Esto podría presagiar una expansión del campo de la impresión cerámica en 3D en un futuro próximo, algo que IDTechEx tendrá en cuenta en 2022.

Composites: Asociaciones notables que impulsan la impresión 3D de materiales compuestos

En los últimos años, se han formado varias asociaciones para impulsar el desarrollo tecnológico, el desarrollo de materiales y la adopción de la impresión 3D con materiales compuestos. La formación de asociaciones continuó sin cesar en 2021, sobre todo haciendo hincapié en las colaboraciones para el desarrollo de materiales.
 
Como se ha mencionado anteriormente, la asociación entre Braskem y Vartega es sólo una de estas grandes asociaciones de impresión 3D de materiales compuestos para el desarrollo de materiales.
 
En primer lugar, el proveedor de materiales Solvay se ha asociado con la empresa suiza 9T Labs. 9T Labs ha creado un sistema híbrido de impresión de materiales compuestos que combina la impresión 3D con el moldeo, y la asociación con Solvay tiene como objetivo desarrollar la cartera de materiales de Solvay, como el CF-PEEK, el PA reforzado con CF y el CF-PPS, para las impresoras de 9T Labs.
 
La segunda asociación es entre la multinacional japonesa Ricoh y la empresa Impossible Objects, que es una start-up que fabrica materiales compuestos mediante laminación de láminas. La laminación de láminas es una tecnología de AM muy especializada en la que operan muy pocas empresas. Algunas de las que lo hacían han dejado de fabricar productos de laminación de láminas, como EnvisionTEC, o han cerrado, como Solido.
 
Impossible Objects espera revivir la tecnología a través de su tecnología Composite-Based AM (CBAM), que están expandiendo en Europa a través de la oficina de servicios AM de Ricoh Europe, que ahora incluirá la tecnología. La asociación entre Ricoh e Impossible Objects no fue la única que se formó en 2021 para la puesta en marcha de la CBAM. En mayo de 2021, Impossible Objects anunció una colaboración con Owens Corning para desarrollar compuestos de fibra de vidrio para la impresión 3D. El objetivo de la asociación es ampliar la tecnología CBAM para aplicaciones de alta resistencia y gran volumen.
 
Una similitud notable es que todas las asociaciones mencionadas implican materiales establecidos o empresas de tecnología como Solvay, Ricoh y Owens Corning que se asocian con nuevas empresas. A medida que más empresas grandes sigan explorando el potencial de expansión en la impresión 3D, es probable que se formen más asociaciones de este tipo, que IDTechEx seguirá en 2022.

Metales: ¿Impulso creciente para la extrusión de metales ligados?

La extrusión de metal ligado (BME) (también conocida como extrusión de filamentos de metal-polímero, o MPFE) ha recibido mucha prensa de impresión 3D en los últimos años, ya que los líderes del mercado Desktop Metal y Markforged aceleran su expansión con fusiones y adquisiciones de SPAC. BME se refiere a la extrusión de filamentos de polímero cargados con polvos metálicos; tras la impresión, las piezas BME se someten a un proceso de desbobinado (para eliminar el polímero que une el polvo metálico en un filamento) y sinterización (para densificar completamente la pieza metálica). Desde el punto de vista tecnológico, en 2021 no sólo se ha visto un apoyo y un desarrollo continuos de los sistemas de BME por parte de los principales actores, sino también la entrada de nuevas empresas con sus propios sistemas de BME.
 
A principios de 2021, Desktop Metal lanzó la Studio System 2, una versión mejorada de su impresora original de BME de sobremesa, la Studio System. La Studio System 2 ha eliminado notablemente el paso de desagregación con disolvente que normalmente se requiere para la BME gracias al desarrollo de nuevas formulaciones de material para la Studio System 2. Esto reduce significativamente el tiempo de posprocesamiento necesario para las piezas fabricadas con BME, aumentando así la eficiencia potencial de la tecnología. Markforged también ha anunciado el lanzamiento de su sistema BME de próxima generación, el Metal X Gen 2, aunque la principal innovación de este lanzamiento está relacionada con el software.
 
Sin embargo, aunque los líderes del mercado han realizado movimientos notables, lo que resulta especialmente interesante para esta tecnología es el número de empresas que lanzarán impresoras BME en 2021, la mayoría de ellas en Formnext 2021. Por ejemplo, el fabricante español de impresoras BCN3D anunció un "paquete de metal" que puede acoplarse a su línea de impresoras Epison para permitir la extrusión del filamento metálico Ultrafuse de BASF. Además, 3DGence anunció su línea ELEMENT de impresoras BME, que no utilizará el filamento Ultrafuse de BASF en favor de sus propios filamentos metálicos. La empresa belga FuseLab presentó su propia impresora BME capaz de imprimir tanto metales como polímeros, con extrusores dobles, un sistema de filamento abierto y una cámara calefactada. Con todos estos nuevos participantes en la BME en 2021, IDTechEx seguirá de cerca si el campo coge aún más fuerza en 2022.
 
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